乳膠技術制備VGCNF-水性環(huán)氧樹脂復合材料及性能研究.pdf

1、為了更好地利用水性環(huán)氧樹脂(WEP)不需要有機溶劑、良好的耐化學品性、環(huán)境友好、方便、安全等優(yōu)點，克服其力學性能、導電性能等方面的不足，本文利用物理性能優(yōu)異、成本較低的氣相生長納米碳纖維(VGCNF)為填料，制備VGCNF/WEP復合材料，以期擴大水性環(huán)氧樹脂的應用范圍和為VGCNF在WEP中的應用提供參考。
　　 由于范德華力作用和靜電吸引導致成百上千根VGCNF牢牢地團聚在一起，且VGCNF表面惰性，與水性環(huán)氧樹脂的結合能力

2、較弱，直接將其與水性環(huán)氧樹脂復合，難以發(fā)揮VGCNF的優(yōu)異力學性能和電性能等。因此，能否解決VGCNF易團聚以及與水性環(huán)氧樹脂基體界面粘合力較差的問題是本論文必須面對的實際問題。
　　 非離子表面活性劑TritonX-100(TX100)常常用來分散VGCNF，分散效果好而且它不會破壞VGCNF外壁石墨烯結構，但是，它的分子量只有650g.mol.l，在復合材料中類似增塑劑起到增塑效果，同時，它在加工和使用過程中會遷移到界面處形

3、成弱邊界層，從而影響了復合材料的力學性能。為此，本文通過擴鏈劑甲基二異氰酸酯(TDI)的架橋作用，將環(huán)氧樹脂(EP)分子引入TX100分子上，得到的EP-TDI-TX100,希望EP-TDI-TX100可以用來分散VGCNF，減少TX100的用量，同時該分子上的環(huán)氧基團能與固化劑反應，最終被固定在環(huán)氧樹脂的三維網(wǎng)絡中不能發(fā)生遷移。利用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、核磁共振波譜(NMR)、可見紫外分光光譜、拉曼光譜、透射電鏡(TEM)、

4、場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)對EP-TDI-TX100的分子結構和它分散VGCNF效果進行考察。結果表明，成功制備了EP-TDI-TX100;以它為分散劑在水中分散VGCNF的效果顯著，懸浮液中VGCNF最大濃度可達0.64mg.mL-l，分散效率明顯高于TXIOO。
　　 采用乳膠技術制備了VGCNF/WEP復合膜，考察了EP-TDI-TX100對復合膜的力學性能、電學性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)EP-TDI-TX100處理過的V

5、CGNF能均勻地分散在WEP中;EP-TDI-TX100處理過的VCGNF制備的VGCNF/WEP拉伸強度和拉伸模量都在VGCNF質量分數(shù)0.4％處達到最大值，相比未經(jīng)過EP-TDI-TX100處理的VGCNF/WEP復合膜的拉伸強度和拉伸模量分別高出38.8％和27.8％;復合膜的滲濾閾值顯著降低，導電性能得到了明顯提高。
　　 采用乳膠技術制備了VGCNF/WEP泡沫，對利用EP-TDI-TX100處理后制備的VGCNF質量

6、分數(shù)為1.0％的VGCNF/WEP泡沫的玻璃化溫度、壓縮性能、形狀恢復行為、導電性能進行了考察。在此基礎上，研究了循環(huán)次數(shù)對不同壓縮應變下的恢復后的泡沫的電導率影響進行了考察。結果發(fā)現(xiàn)，添加了VGCNF之后泡沫的玻璃化溫度下降了12℃;具有很好的形狀恢復性能;80％應變處壓縮強度分別提高了49％;電導率提高了10個數(shù)量級;同時還發(fā)現(xiàn)大的壓縮應變會導致泡壁斷裂使得有VGCNF形成的導電網(wǎng)絡被破壞，80％壓縮應變以下，經(jīng)過4次熱機械循環(huán)電導